Nghiên Cứu Đột Biến, Mức Độ Biểu Hiện Gen EGFR và Tình Trạng Methyl Hóa DNA Trong Bệnh Nhân Ung Thư Biểu Mô Tuyến Ở Phổi

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Quang
• Người hướng dẫn: PGS. Chu Hoàng Hà
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên Cứu Đột Biến Gen EGFR và Methyl Hóa DNA Trong Ung Thư Phổi
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Ung thư phổi. Thực trạng ung thư phổi
• 0.2. Phân loại ung thư phổi
• 0.3. Các giai đoạn ung thư phổi
• 0.4. Ung thư biểu mô tuyến của phổi
• 0.4.1. Đặc điểm ung thư biểu mô tuyến
• 0.4.2. Các phân típ mô bệnh học trong ung thư biểu mô tuyến
• 0.5. Biến đổi gen EGFR trong ung thư phổi
• 0.5.1. Cấu trúc và chức năng gen EGFR
• 0.5.2. Đột biến gen EGFR trong ung thư phổi
• 0.5.3. Biểu hiện protein EGFR trong ung thư phổi
• 0.6. Methyl hóa DNA trong ung thư phổi
• 0.7. Methyl hóa các gen EGFR, BRCA1, MLH1, MGMT và RASSF1A trong ung thư phổi
• 0.8. Điều trị đích trong ung thư và ung thư phổi
• 0.8.1. Điều trị đích trong ung thư
• 0.8.2. Điều trị đích trong ung thư phổi
• 0.9. Phương pháp phân tích biến đổi phân tử trong ung thư phổi
• 0.9.1. Phương pháp phân tích đột biến gen trong ung thư phổi
• 0.9.2. Phương pháp phân tích methyl hóa DNA trong ung thư phổi
• 0.10. Nghiên cứu các dấu ấn phân tử trong ung thư phổi ở Việt Nam
• 1. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP
• 1.1. Mẫu nghiên cứu
• 1.2. Thiết bị chính
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Tách chiết DNA tổng số và xác định nồng độ DNA
• 1.3.2. Xử lý bisulfite với DNA tổng số
• 1.3.3. Phương pháp PCR
• 1.3.4. Phương pháp điện di
• 1.3.5. Phương pháp xác đinh đột biến gen EGFR
• 1.3.6. Phương pháp nhuộm hóa mô miễn dịch
• 1.3.7. Phương pháp tạo trình tự DNA methyl bằng enzyme M. Xử lý kết quả bằng thống kê sinh học
• 2. CHƢƠNG III. Đặc điểm bệnh nhân nghiên cứu
• 2.1. Đột biến và biểu hiện gen EGFR
• 2.1.1. Đột biến gen EGFR và sự tương quan với đặc điểm bệnh nhân
• 2.1.2. Biểu hiện protein EGFR và sự tương quan với đặc điểm bệnh nhân
• 2.2. Tình trạng methyl hóa một số gen liên quan đến ung thư biểu mô tuyến của phổi
• 2.2.1. Methyl hóa gen EGFR và sự tương quan với đặc điểm bệnh nhân
• 2.2.2. Methyl hóa gen BRCA1 và sự tương quan với đặc điểm bệnh nhân
• 2.2.3. Methyl hóa gen MGMT và sự tương quan với đặc điểm bệnh nhân
• 2.2.4. Methyl hóa gen MLH1 và sự tương quan đặc điểm bệnh nhân
• 2.2.5. Methyl hóa gen RASSF1A và sự tương quan với đặc điểm bệnh nhân
• 2.3. Tương quan giữa đột biến và biểu hiện gen EGFR với sự methyl hóa một số gen liên quan đến ung thư tuyến của phổi
• 2.3.1. Tương quan giữa đột biến, biểu hiện và methyl hóa gen EGFR
• 2.3.2. Tương quan giữa đột biến và biểu hiện gen EGFR với sự methyl hóa các gen BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A
• 2.3.3. Tương quan về tình trạng methyl giữa các gen liên quan đến ung thư biểu mô tuyến của phổi
• 4. CHƢƠNG 4: BÀN LUẬN
• 4.1. Đặc điểm phân tử gen EGFR ở bệnh nhân ung thư biểu mô tuyến của phổi
• 4.1.1. Đột biến vùng hoạt hóa Tyrosine Kinase gen EGFR
• 4.1.2. Biểu hiện quá mức của protein EGFR
• 4.1.3. Methyl hóa vùng promoter EGFR
• 4.1.4. Tương quan giữa các đặc điểm phân tử gen EGFR
• 4.2. Methyl hóa gen ức chế khối u BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A ở bệnh nhân ung thư biểu mô tuyến của phổi
• 4.2.1. Methyl hóa vùng promoter gen BRCA1
• 4.2.2. Methyl hóa vùng promoter gen MGMT
• 4.2.3. Methyl hóa vùng promoter gen MLH1
• 4.2.4. Methyl hóa vùng promoter gen RASSF1A
• 4.2.5. Tương quan giữa những đặc điểm phân tử gen EGFR với sự methyl hóa BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A trong ung thư biểu mô tuyến của phổi
• 4.3. Đột biến EGFR với sự methyl hóa quá mức các gen ức chế khối u
• 4.4. Biểu hiện EGFR với sự methyl hóa các gen ức chế khối u
• 4.5. Sự methyl hóa đồng thời của một số gen liên quan đến ung thư biểu mô tuyến của phổi
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đột Biến Gen EGFR Ung Thư Phổi

Ung thư phổi là một vấn đề sức khỏe toàn cầu với tỷ lệ mắc và tử vong cao. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), năm 2018, có tới 1,8 triệu người tử vong do ung thư phổi. Tại Việt Nam, ung thư phổi cũng là một trong những loại ung thư phổ biến nhất. Ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) chiếm phần lớn các trường hợp, trong đó ung thư biểu mô tuyến là loại thường gặp nhất. Việc nghiên cứu các dấu ấn sinh học như đột biến gen EGFR và methyl hóa DNA đóng vai trò quan trọng trong chẩn đoán, điều trị và tiên lượng bệnh. Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu các đặc điểm phân tử của gen EGFR và sự ảnh hưởng của methyl hóa các gen ức chế khối u lên những biến đổi này trên bệnh nhân ung thư biểu mô tuyến ở phổi.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu ung thư phổi hiện nay

Nghiên cứu ung thư phổi vô cùng quan trọng do tỷ lệ mắc và tử vong cao của bệnh. Việc hiểu rõ cơ chế bệnh sinh, đặc biệt là các biến đổi gen và biểu sinh, giúp phát triển các phương pháp điều trị hiệu quả hơn. Nghiên cứu này tập trung vào đột biến gen EGFR và methyl hóa DNA, hai yếu tố quan trọng trong sự phát triển và tiến triển của ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC). Theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ung thư phổi là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong do ung thư trên toàn cầu, làm nổi bật sự cấp thiết của việc nghiên cứu và tìm ra các phương pháp điều trị tiên tiến.

1.2. Ung thư biểu mô tuyến phổi và các đặc điểm nổi bật

Ung thư biểu mô tuyến là loại ung thư phổi phổ biến nhất, đặc biệt ở những người không hút thuốc, phụ nữ và người trẻ tuổi. Loại ung thư này có tiên lượng xấu và đáp ứng điều trị thấp, nhưng hiệu quả có thể được cải thiện nếu phát hiện sớm và sử dụng các phác đồ điều trị hiện đại. Nghiên cứu này tập trung vào ung thư biểu mô tuyến do sự phổ biến và tính chất phức tạp của nó. Đột biến gen EGFR thường gặp ở loại ung thư này và là mục tiêu của các thuốc điều trị nhắm đích. Việc nghiên cứu các biến đổi di truyền và biểu sinh ở ung thư biểu mô tuyến có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các chiến lược điều trị cá nhân hóa.

II. Thách Thức Điều Trị Ung Thư Phổi và Kháng Thuốc EGFR TKIs

Mặc dù các thuốc điều trị nhắm đích dựa trên đột biến gen EGFR (TKIs) đã cải thiện đáng kể kết quả điều trị cho bệnh nhân ung thư phổi, tình trạng kháng thuốc EGFR vẫn là một thách thức lớn. Các cơ chế kháng thuốc TKI rất phức tạp và bao gồm cả các đột biến thứ phát và các thay đổi biểu sinh như methyl hóa DNA. Việc nghiên cứu các cơ chế này là rất quan trọng để phát triển các chiến lược điều trị mới nhằm vượt qua tình trạng kháng thuốc và cải thiện thời gian sống thêm cho bệnh nhân. Một nghiên cứu gần đây cho thấy sự kết hợp giữa thuốc TKI và chất loại bỏ nhóm methyl đã mang lại hiệu quả ban đầu cao hơn so với việc chỉ sử dụng TKI.

2.1. Cơ chế kháng thuốc TKI và tầm quan trọng của nghiên cứu

Kháng thuốc là một vấn đề lớn trong điều trị ung thư phổi bằng thuốc TKI. Các cơ chế kháng thuốc rất đa dạng, bao gồm đột biến thứ phát, kích hoạt các con đường tín hiệu khác và thay đổi biểu sinh như methyl hóa DNA. Nghiên cứu cơ chế kháng thuốc là cần thiết để phát triển các chiến lược điều trị mới, như sử dụng kết hợp các loại thuốc hoặc nhắm vào các con đường tín hiệu thay thế. Theo nhiều nghiên cứu, kháng thuốc TKI thường xuất hiện sau một thời gian điều trị, làm giảm hiệu quả của thuốc và rút ngắn thời gian sống thêm của bệnh nhân. Việc nghiên cứu này giúp tìm ra những giải pháp đột phá để khắc phục tình trạng kháng thuốc.

2.2. Vai trò của methyl hóa DNA trong kháng thuốc EGFR

Methyl hóa DNA là một cơ chế biểu sinh quan trọng có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các gen liên quan đến kháng thuốc EGFR. Methyl hóa vùng promoter của các gen ức chế khối u có thể làm bất hoạt các gen này, góp phần vào sự phát triển của ung thư và tình trạng kháng thuốc. Nghiên cứu này nhằm mục đích đánh giá vai trò của methyl hóa DNA trong kháng thuốc EGFR và xác định các mục tiêu điều trị mới. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng methyl hóa có thể làm giảm sự biểu hiện của các gen quan trọng trong quá trình điều trị, từ đó làm giảm hiệu quả của thuốc EGFR-TKI.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đột Biến EGFR và Methyl Hóa DNA

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân tích phân tử hiện đại để xác định đột biến gen EGFR và tình trạng methyl hóa DNA trên mẫu bệnh phẩm ung thư phổi. Các phương pháp này bao gồm giải trình tự gen (sequencing) để phát hiện đột biến EGFR, PCR đặc hiệu methyl (MS-PCR) để xác định tình trạng methyl hóa của các gen như EGFR, BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng về các đặc điểm phân tử của ung thư phổi và mối liên quan giữa đột biến EGFR và methyl hóa DNA. Các mẫu nghiên cứu bao gồm mẫu bệnh phẩm ung thư phổi và mẫu phổi liền kề, thu thập từ bệnh nhân ung thư biểu mô tuyến.

3.1. Kỹ thuật giải trình tự gen Sequencing phát hiện đột biến EGFR

Giải trình tự gen là một kỹ thuật mạnh mẽ để xác định đột biến gen EGFR. Kỹ thuật này cho phép xác định chính xác vị trí và loại đột biến trên gen EGFR, giúp lựa chọn các thuốc TKI phù hợp cho từng bệnh nhân. Trong nghiên cứu này, giải trình tự gen được sử dụng để sàng lọc các đột biến phổ biến như đột biến exon 19 deletion và đột biến L858R. Kết quả giải trình tự gen cung cấp thông tin quan trọng cho việc đưa ra quyết định điều trị. Việc sử dụng kỹ thuật giải trình tự gen giúp phân tích chính xác và toàn diện đột biến gen trên mẫu bệnh phẩm.

3.2. PCR đặc hiệu methyl MS PCR và phân tích Methyl hóa DNA

PCR đặc hiệu methyl (MS-PCR) là một kỹ thuật nhạy cảm và đặc hiệu để xác định tình trạng methyl hóa DNA. Kỹ thuật này dựa trên việc xử lý DNA bằng bisulfite, làm chuyển đổi cytosine thành uracil, trong khi 5-methylcytosine thì không. Sau đó, PCR được thực hiện bằng các cặp mồi đặc hiệu cho DNA đã được methyl hóa hoặc chưa được methyl hóa. Kết quả MS-PCR cho phép xác định tỷ lệ methyl hóa của các gen mục tiêu. Trong nghiên cứu này, MS-PCR được sử dụng để đánh giá tình trạng methyl hóa của các gen EGFR, BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A. Kỹ thuật này giúp đánh giá sự khác biệt về methyl hóa DNA giữa các mẫu bệnh phẩm.

3.3. Nhuộm hóa mô miễn dịch để xác định biểu hiện EGFR

Phương pháp nhuộm hóa mô miễn dịch là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để xác định mức độ biểu hiện protein EGFR trong mô ung thư phổi. Kỹ thuật này sử dụng các kháng thể đặc hiệu để nhận diện protein EGFR và đánh giá mức độ biểu hiện của nó trên tế bào ung thư. Kết quả nhuộm hóa mô miễn dịch cung cấp thông tin về sự biểu hiện của protein EGFR, giúp đánh giá sự tương quan giữa đột biến gen, methyl hóa DNA và biểu hiện protein. Việc xác định chính xác mức độ biểu hiện protein EGFR giúp bác sĩ đưa ra phác đồ điều trị phù hợp và hiệu quả nhất.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Liên Quan Giữa Đột Biến EGFR và Methyl Hóa

Kết quả nghiên cứu cho thấy có mối liên quan đáng kể giữa đột biến gen EGFR và tình trạng methyl hóa DNA của một số gen liên quan đến ung thư phổi. Cụ thể, methyl hóa vùng promoter của gen EGFR có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen này và có thể liên quan đến tình trạng kháng thuốc EGFR. Ngoài ra, methyl hóa các gen ức chế khối u như BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A cũng được phát hiện trong các mẫu bệnh phẩm ung thư phổi và có thể ảnh hưởng đến sự phát triển và tiến triển của bệnh. Các kết quả này nhấn mạnh vai trò quan trọng của các thay đổi biểu sinh trong ung thư phổi.

4.1. Tương quan giữa đột biến EGFR và methyl hóa gen EGFR

Nghiên cứu cho thấy có một tương quan phức tạp giữa đột biến EGFR và methyl hóa gen EGFR. Methyl hóa vùng promoter của gen EGFR có thể làm giảm sự biểu hiện của gen này, ngay cả khi có đột biến hoạt hóa. Điều này có thể ảnh hưởng đến đáp ứng điều trị với thuốc TKI. Ngược lại, đột biến EGFR có thể ảnh hưởng đến tình trạng methyl hóa của gen EGFR thông qua các cơ chế chưa được hiểu rõ. Việc hiểu rõ mối tương quan này có thể giúp phát triển các chiến lược điều trị cá nhân hóa hơn. Các nhà nghiên cứu cần tiếp tục điều tra để hiểu rõ hơn về vai trò của methyl hóa trong quá trình này.

4.2. Tác động của methyl hóa các gen ức chế khối u

Methyl hóa các gen ức chế khối u như BRCA1, MGMT, MLH1 và RASSF1A có thể làm bất hoạt các gen này, góp phần vào sự phát triển của ung thư phổi. Methyl hóa các gen này có thể ảnh hưởng đến quá trình sửa chữa DNA, kiểm soát chu kỳ tế bào và apoptosis, dẫn đến sự tích tụ các đột biến và sự tăng sinh không kiểm soát của tế bào ung thư. Nghiên cứu này cho thấy tình trạng methyl hóa của các gen này có thể là một dấu ấn sinh học quan trọng trong ung thư phổi. Việc phát hiện tình trạng methyl hóa của các gen này có thể giúp cải thiện việc tiên lượng ung thư phổi.

V. Ứng Dụng Điều Trị Đột Biến EGFR và Methyl Hóa Ung Thư Phổi

Kết quả nghiên cứu có thể có những ứng dụng quan trọng trong việc cải thiện điều trị ung thư phổi. Việc xác định đột biến gen EGFR giúp lựa chọn các thuốc TKI phù hợp cho bệnh nhân. Đánh giá tình trạng methyl hóa DNA có thể giúp dự đoán đáp ứng điều trị với thuốc TKI và xác định các bệnh nhân có thể hưởng lợi từ các phương pháp điều trị biểu sinh. Ngoài ra, việc phát triển các thuốc nhắm mục tiêu vào các enzyme methyl hóa DNA (DNMTs) có thể là một hướng đi đầy hứa hẹn trong điều trị ung thư phổi. Kết quả này cũng cung cấp thông tin hữu ích cho việc phát triển các chiến lược điều trị kết hợp.

5.1. Hướng dẫn lựa chọn thuốc TKI dựa trên đột biến EGFR

Việc xác định chính xác đột biến gen EGFR là rất quan trọng để lựa chọn các thuốc TKI phù hợp. Các đột biến phổ biến như đột biến exon 19 deletion và đột biến L858R thường đáp ứng tốt với các thuốc TKI thế hệ thứ nhất và thứ hai. Tuy nhiên, các đột biến hiếm gặp hơn có thể cần các thuốc TKI đặc hiệu hơn hoặc các phương pháp điều trị khác. Nghiên cứu này cung cấp thông tin chi tiết về các đột biến EGFR được phát hiện và sự tương quan của chúng với đáp ứng điều trị. Từ đó, việc điều trị bệnh nhân sẽ được cá nhân hóa hơn và đem lại kết quả tốt hơn.

5.2. Điều trị biểu sinh và nhắm mục tiêu enzyme methyl hóa DNA

Các thuốc nhắm mục tiêu vào các enzyme methyl hóa DNA (DNMTs) có thể đảo ngược tình trạng methyl hóa của các gen ức chế khối u và phục hồi chức năng của chúng. Các thuốc này có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc kết hợp với các thuốc TKI để cải thiện đáp ứng điều trị. Hiện nay, một số thuốc ức chế DNMT đã được phê duyệt để điều trị các bệnh ung thư khác và đang được nghiên cứu trong ung thư phổi. Phương pháp điều trị biểu sinh có thể là một hướng đi đầy hứa hẹn trong điều trị ung thư phổi. Những nghiên cứu lâm sàng đang được tiến hành để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng các thuốc ức chế DNMT trong điều trị ung thư phổi.

VI. Kết Luận và Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Về Ung Thư Phổi

Nghiên cứu này đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc hơn về vai trò của đột biến gen EGFR và methyl hóa DNA trong ung thư phổi. Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phân tích phân tử toàn diện để lựa chọn các phương pháp điều trị phù hợp và dự đoán đáp ứng điều trị. Các nghiên cứu tương lai nên tập trung vào việc khám phá các cơ chế kháng thuốc EGFR và phát triển các chiến lược điều trị mới nhằm vượt qua tình trạng này. Việc nghiên cứu sâu hơn về các thay đổi biểu sinh và tương tác của chúng với các biến đổi di truyền cũng là rất quan trọng để cải thiện kết quả điều trị cho bệnh nhân ung thư phổi. Cần thiết có thêm các nghiên cứu lâm sàng quy mô lớn để xác nhận các kết quả này.

6.1. Hướng nghiên cứu về cơ chế kháng thuốc EGFR

Các nghiên cứu tương lai nên tập trung vào việc khám phá các cơ chế kháng thuốc EGFR và phát triển các chiến lược điều trị mới nhằm vượt qua tình trạng này. Điều này bao gồm việc xác định các đột biến thứ phát, kích hoạt các con đường tín hiệu thay thế và thay đổi biểu sinh có liên quan đến kháng thuốc. Việc phát triển các mô hình tế bào và mô hình động vật ung thư phổi kháng thuốc EGFR cũng là rất quan trọng để thử nghiệm các phương pháp điều trị mới. Các nghiên cứu này sẽ giúp tìm ra các giải pháp điều trị hiệu quả hơn cho bệnh nhân ung thư phổi.

6.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu biểu sinh và di truyền

Việc nghiên cứu sâu hơn về các thay đổi biểu sinh và tương tác của chúng với các biến đổi di truyền là rất quan trọng để cải thiện kết quả điều trị cho bệnh nhân ung thư phổi. Điều này bao gồm việc xác định các dấu ấn biểu sinh có thể dự đoán đáp ứng điều trị, phát triển các thuốc nhắm mục tiêu vào các enzyme điều chỉnh biểu sinh và thiết kế các chiến lược điều trị kết hợp nhắm vào cả biến đổi di truyền và biểu sinh. Sự kết hợp của cả hai lĩnh vực nghiên cứu này có thể mang lại những đột phá lớn trong việc điều trị ung thư phổi. Nghiên cứu về biểu sinh có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của ung thư phổi.